第5章焊條電弧焊.ppt

1、第五章 焊條電弧焊,基 本 要 求 了解焊條電弧焊的原理及特點(diǎn)。 掌握常用弧焊電源的類型及對(duì)弧焊設(shè)備的要求。 了解焊條電弧焊的輔助工具。 掌握焊條電弧焊工藝的特點(diǎn)及工藝參數(shù)的選擇。 掌握焊條電弧焊的基本操作技術(shù)。,重 點(diǎn) 常用弧焊電源的類型及對(duì)弧焊設(shè)備的要求 焊條電弧焊工藝的特點(diǎn)及工藝參數(shù)的選擇 焊條電弧焊的基本操作技術(shù),一、焊條電弧焊的基本原理 焊條電弧焊通常用英文簡(jiǎn)稱SMAW(Shielded Metal Arc Welding)表示。是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。 焊條電弧焊的過(guò)程如圖所示：,5-1 焊條電弧焊的原理及特點(diǎn),目的與要求：了解焊條電弧焊的原理和特點(diǎn)及其適用范圍。,二

2、、焊條電弧焊的特點(diǎn) 1、焊條電弧焊具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)。 設(shè)備簡(jiǎn)單，不受焊縫空間位置、接頭 形式及操作場(chǎng)合的限制。 （2）對(duì)焊接接頭的裝配要求低。 （3）可焊材料廣，常用于低碳鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接。 2、焊條電弧焊具有以下缺點(diǎn)： （1）生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。 （2）焊縫質(zhì)量依賴性強(qiáng)。,5-2 焊條電弧焊設(shè)備及工具,弧焊工藝要求焊接電源的特點(diǎn) 保證引弧容易； 保證電弧穩(wěn)定； 保證焊接規(guī)范穩(wěn)定； 具有足夠?qū)挼暮附右?guī)范調(diào)節(jié)范圍。,目的與要求 掌握焊條電弧焊設(shè)備的種類、性能特點(diǎn)。 了解常用工具的選與使用。,一、對(duì)焊條電弧焊設(shè)備的要求（難點(diǎn)） 1、對(duì)外特性形狀的要求 陡降的外特性

3、(1) 電源： 對(duì)負(fù)載提供電能的裝置?；『鸽娫词菍?duì)焊接電弧提供電能的裝置。 (2) 電源外特性： 電源內(nèi)部參數(shù)一定的情況下， 改變負(fù)載時(shí)，電源輸出的電壓的穩(wěn) 定值Uy與輸出的電流的穩(wěn)定值Iy之 間的關(guān)系曲線Uy = f(Iy) 稱為電 源的外特性。,直流時(shí)，Uy和Iy為平均值， 交流電源則為有效值。 陡降特性穩(wěn)定，但短路電流 小，不利于引弧，提出外拖 特性焊接電源。,2、對(duì)空載電壓的要求 交流5570V 直流4585V (1) 電源空載電壓的要求： 保證引弧容易：引弧時(shí)，需要焊條或焊絲與工件接觸，因兩者之間往往存在銹污等雜質(zhì)，需要高的空載電壓擊穿接觸面，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通；電離在初始階段需要高的電場(chǎng)。

4、保證電弧穩(wěn)定燃燒：U0(1.82.25)Uf。 保證電弧的功率穩(wěn)定性：2.5U0/Uf 1.57。 經(jīng)濟(jì)性：材料多、質(zhì)量大、效率低。 保證人身安全。 (2)規(guī)則： 在保證引弧容易和電弧穩(wěn)定的條件下，采用盡可能低的空載電壓。 交流弧焊電源：U0=5570V 直流弧焊電源：U0=4585V 一般規(guī)定空載電壓不得超過(guò)100V，特殊情況下，要超過(guò)100V，必須具有自動(dòng)防觸電裝置。,3、對(duì)電流調(diào)節(jié)特性的要求 (a) 電流比較小，空載電壓比較低，調(diào)節(jié)不理想， 主要是小電流時(shí)，空載電壓低，不易引弧和保 證電弧穩(wěn)定燃燒。 (b) 空載電壓不變，依靠調(diào)節(jié)陡降程度來(lái)調(diào)節(jié)電流， 效果比較好。 (c) 空載電壓隨著電

5、流的增大而減小。,4、對(duì)動(dòng)特性要求 （動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性） (1) 動(dòng)特性： 電弧負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，焊接電源輸出電 壓和電流的響應(yīng)過(guò)程?？梢杂没『鸽娫磁c時(shí) 間的關(guān)系表征，他表明焊接電源對(duì)負(fù)載的瞬 態(tài)改變的適應(yīng)能力。 (2) 動(dòng)特性好： 引弧、重新引燃電弧容易、穩(wěn)定、飛濺少。,二、常用焊條電弧焊機(jī)簡(jiǎn)介（重點(diǎn)） 1、弧焊變壓器（交流弧焊機(jī)）（BX系列） 動(dòng)鐵(芯)式； 動(dòng)圈(繞組)式； 抽頭式。,2、直流弧焊發(fā)電機(jī)（AX系列） （已淘汰） 直流弧焊發(fā)電機(jī)是由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)和一臺(tái)弧焊發(fā)電機(jī)組成的機(jī)組。 特點(diǎn)：耗電量大，用材料多，噪音。國(guó)家規(guī)定停止生產(chǎn)該類焊機(jī)。,3、弧焊整流器 (1)硅弧焊整流器（ZXG系列）

6、硅弧焊整流器是一種直流弧焊電源,它以硅二極管作為整流元件,將交流電整流成直流電.雖然最早使用的直流弧焊電源是直流弧發(fā)電機(jī).但隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,到了50年代,具有優(yōu)越性能的大容量硅二極管問(wèn)世,使硅弧焊整流器應(yīng)運(yùn)產(chǎn)生,它與直流弧焊發(fā)電機(jī)相比有以下優(yōu)點(diǎn): 易造好修,節(jié)省材料、減輕重量、降低成本、提高效率。易于獲得不同形狀的外特性，以滿足不同焊接工藝的要求。噪聲小。由于它具有以上的優(yōu)越性，曾成為直流弧焊發(fā)電機(jī)的部分替代產(chǎn)品。,降壓,獲得下降外特性特性,整流,改善控制動(dòng)特性,（2）晶閘管式弧焊整流器（ZX5系列）,主要特點(diǎn)： 動(dòng)特性好（電磁慣性?。?控制性好（小功率控制大功率） 節(jié)能（空載電壓低，無(wú)

7、機(jī)械損耗） 省材料 噪音小 設(shè)備復(fù)雜,4、弧焊逆變器（ZX7系列）,四者的性能特點(diǎn)比較 補(bǔ)充：弧焊電源的選擇與正確使用,特點(diǎn)： 省料、質(zhì)量輕、體積?。簜鹘y(tǒng)弧焊電源用工頻傳送電能，而逆變電機(jī)使用幾千到幾萬(wàn)Hz的頻率傳送電能。制作變壓器的用料與頻率成反比，因而逆變電機(jī)的重量為普通電機(jī)的1/5到1/10，體積為原來(lái)的1/3左右。 高效節(jié)能：變壓器處于開關(guān)狀態(tài)，變壓器采用鐵損小的材料。從而效率高，可達(dá)80-90%；主電路有電容，從而功率因數(shù)高。 改善工藝性能：工作頻率高，需要的濾波電感小，電磁慣性小，動(dòng)特性好。可以進(jìn)一步逆變。,三、焊條電弧焊所用工具,1、電焊鉗(300A、 500A兩種，要求絕緣隔熱

8、),2、面罩/護(hù)目鏡,3、焊條保溫筒(低氫型焊條使用); 4、焊縫尺; 5、渣錘; 6、鋼絲刷; 7、氣鏟、角磨機(jī)； 8、接地夾鉗； 9、焊接電纜。,一、焊接接頭形式、坡口和焊縫 1、接頭形式,5-3 焊條電弧焊工藝,目的與要求：了解并掌握焊條電弧焊工藝的內(nèi)容、工藝參數(shù)與措施的制定。,(a)對(duì)接接頭： 兩焊件端面相對(duì)平行的接頭。 (b)角接街頭： 兩鋼板端面構(gòu)成大于30而小于135夾角的接頭。 (c)T型接頭： 一焊件表面與另一焊件面構(gòu)成直角或近似直角的接頭。 (d)搭接街頭： 兩鋼板部分重疊構(gòu)成的接頭。,2、坡口：焊透 調(diào)熔合比,3、焊縫的空間位置 其表示法參見GB/T324-1988,二、

9、焊接工藝參數(shù)及選擇（重點(diǎn)、難點(diǎn)） 焊接工藝參數(shù)的內(nèi)容；、U、V,在板厚相同的條件下，平焊位置的焊接所選用的焊條直徑應(yīng)比其他位置大一些，立焊、橫焊和仰焊應(yīng)選用較細(xì)的焊條，一般不超過(guò)4.0。第一層焊道應(yīng)選用小直徑焊條焊接，以后各層可以根據(jù)焊件厚度選用較大直徑的焊條。T形接頭、搭接接頭都應(yīng)選用較大直徑的焊條。,1、焊條直徑：2.0、3.2、4.0mm （原則：能大則大效率高） 焊條直徑是指焊芯直徑.它是保證焊接質(zhì)量和效率的重要因素。焊條直徑一般根據(jù)焊件厚度選擇；同時(shí)還要考慮接頭形式、施焊位置和焊接層數(shù)，對(duì)于重要結(jié)構(gòu)還要考慮焊接熱輸入的要求。一般情況下，焊條直徑與焊件厚度之間的參考數(shù)據(jù)見下表。,2、焊

10、接電源種類和極性的選擇 用交流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定性差。采用直流電源焊接時(shí)，電弧穩(wěn)定，柔順、飛濺少，但電弧磁偏吹較交流嚴(yán)重。低氫型焊條穩(wěn)弧性差，通常必須采用直流弧焊電源。用小電流焊接薄板時(shí)，也常用直流弧焊電源，因?yàn)橐”容^容易，電弧比較穩(wěn)定。 低氫型焊條用直流電源焊接時(shí)，一般要用反接，因?yàn)榉唇拥碾娀”日拥姆€(wěn)定。焊接薄板時(shí)，焊接電流小，電弧不穩(wěn)，因此焊接薄板時(shí)，不論用堿性焊條還是用酸性焊條，都選用直流反接。 3、焊接電流的選擇 選擇焊接電流時(shí)，應(yīng)根據(jù)焊條類型、焊條直徑、焊件厚度、接頭形式、焊接位置和層數(shù)等因素綜合考慮。如果焊接電流過(guò)小會(huì)使電弧不穩(wěn)，造成未焊透、夾渣以及焊縫成形不良等缺陷。反之，

11、焊接電流過(guò)大易產(chǎn)生咬邊、焊穿、增加焊件變形和金屬飛濺量，也會(huì)使焊接接頭的組織由于過(guò)熱而發(fā)生變化。所以，焊接時(shí)要合理選擇焊接電流。,4、焊縫層數(shù)的選擇 在焊件厚度較大時(shí)，往往需要進(jìn)行多層焊。對(duì)于低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)較低的低合金鋼的多層焊時(shí)，第層焊縫厚度過(guò)大時(shí)，對(duì)焊縫金屬的塑性（主要表現(xiàn)在冷彎上）有不利影響。因此，對(duì)質(zhì)量要求較高的焊縫，每層厚度最好不大于45mm。 焊接層數(shù)主要根據(jù)焊件厚度、焊條直徑、坡口形式和裝配間隙等來(lái)確定，可作如下近似估算： n =/d 式中， n為焊接層數(shù)； 為焊件厚度（mm）； d為焊條直徑（mm）。,5、電弧電壓與焊接速度的控制 焊條電弧焊的電弧電壓主要由電弧長(zhǎng)度來(lái)決定：電

12、弧長(zhǎng)度越長(zhǎng)，電弧電壓就越高；電弧長(zhǎng)度越短，電弧電壓就越低。在焊接過(guò)程中，應(yīng)盡量使用短弧焊接。立焊、仰焊時(shí)弧長(zhǎng)應(yīng)比平焊更短些，以利于熔滴過(guò)渡，防止熔化金屬下滴。堿性焊條焊接時(shí)應(yīng)比酸性焊條弧長(zhǎng)短些，以利于電弧的穩(wěn)定和防止氣孔產(chǎn)生。 焊接過(guò)程中，焊接速度應(yīng)當(dāng)均勻適當(dāng)，既要保證焊透又要保證不焊穿，同時(shí)還要使焊縫寬度和余高符合設(shè)計(jì)要求。如果焊接速度過(guò)快，熔化溫度不夠，易造成未熔合、焊縫成形不良等缺陷；如果焊接速度過(guò)慢，使高溫停留時(shí)間增長(zhǎng)，熱影響區(qū)寬度增加，焊接接頭的晶粒變粗，力學(xué)性降低，同時(shí)使焊件變形量增大。當(dāng)焊接較薄焊件時(shí)，易形成燒穿。 焊接速度直接影響焊接生產(chǎn)率，所以應(yīng)該在保證焊縫質(zhì)量的基礎(chǔ)上采用較

13、大的焊條直徑和焊接電流，同時(shí)根據(jù)具體情況適當(dāng)加快焊接速度，以提高焊接生產(chǎn)率。 焊接參數(shù)對(duì)熱影響區(qū)的大小和性能有很大的影響。采用小的焊接參數(shù)，如降低焊接電流，增大焊接速度等，都可以減小熱影響區(qū)的尺寸。不僅如此，從防止過(guò)熱組織和晶粒細(xì)化角度看，也是采用小參數(shù)比較好。,三、焊條電弧焊的基本操作技術(shù) 1、引弧 (1)劃擦法： 先將焊條對(duì)準(zhǔn)焊件，再將焊條像劃火柴似的在焊件表面輕輕劃擦，引燃電弧，然后迅速將焊條提起2-4mm，并使之穩(wěn)定燃燒。 (2) 直擊法： 將焊條末端對(duì)準(zhǔn)焊件，然后手腕下彎，使焊條輕微碰一下焊件，再迅速將焊條提起24mm，引燃電弧后手腕放平，使電弧保持穩(wěn)定燃燒。這種引弧方法不會(huì)使焊件表

14、面劃傷，又不受焊件表面大小、形狀的限制, 所以是在生產(chǎn)中主要采用的引弧方法。但操作不易掌握，需提高熟練程度。,2運(yùn)條 運(yùn)條是焊接過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)，它直接影響焊縫的外表成 形和內(nèi)在質(zhì)量。電弧引燃后，一般情況下焊條有三個(gè)基本運(yùn)動(dòng)： 朝熔池方向逐漸送進(jìn)；沿焊接方向逐漸移動(dòng)；橫向擺動(dòng)。,3焊縫收尾 焊縫收尾時(shí)，為了不出現(xiàn)尾坑，焊條應(yīng)停止向前移動(dòng)，而采用劃圈收尾法或反復(fù)斷弧法等自下而上地慢慢拉斷電弧，以保證焊縫尾部成形良好。 (1) 劃圈收尾法： 焊條移至焊道的終點(diǎn)時(shí)，利用手腕的動(dòng)作做圓圈運(yùn)動(dòng)，直到填滿弧坑再拉斷電弧。該方法適用于厚板焊接，用于薄板焊接會(huì)有燒穿危險(xiǎn)。 (2) 反復(fù)斷弧法： 焊條移至焊道

15、終點(diǎn)時(shí)，在弧坑處反復(fù)熄弧、引弧數(shù)次，直到填滿弧坑為止。該方法適用于薄板及大電流焊接，但不適用于堿性焊條，否則會(huì)產(chǎn)生氣孔。 (3)轉(zhuǎn)移收尾法： 焊條移到焊縫終點(diǎn)時(shí)，在弧坑處稍作停留，將電弧慢慢拉長(zhǎng)，引導(dǎo)焊縫邊緣的母材坡口內(nèi)。適用于堿性焊條，在焊條的更換，臨時(shí)停弧時(shí)常用。,四、單面焊雙面成形操作技術(shù),(1) 特點(diǎn) 一般用在V形坡口對(duì)接焊。 斷弧法是通過(guò)電弧的不斷引燃和熄滅來(lái)控制熔池的溫度和熔池形狀，達(dá)到單面焊雙面成形的目的； 連弧法則是在一底層焊條焊接過(guò)程中不存在人為地熄弧，通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)暮附庸に噮?shù)、運(yùn)條方法、焊條角度來(lái)控制熔池溫度及熔池形狀，達(dá)到單面焊雙面成形的目的。,(2) 機(jī)理 滲透成形是

16、在坡口無(wú)間隙或間隙很小時(shí)采用壓低電弧直線形運(yùn)條法。 穿透成形是在坡口、間隙和鈍邊合適的情況下，采用鋸齒形或月牙形短弧運(yùn)條法，使焊道前方始終保持穿透的熔孔，坡口兩側(cè)母材金屬和填充金屬熔化后均勻地?cái)嚢璩扇鄢亍?圖5-13 單面焊雙面成形機(jī)理 a)滲透成形焊縫 b) 穿透成形焊縫,五、管道立向下焊接技術(shù),(1) 特點(diǎn) 在焊接結(jié)構(gòu)中的立焊位置，焊接時(shí)用立向下焊條，由上向下運(yùn)條進(jìn)行施焊的一種操作方法。 (2) 操作方法 1.底層焊 指焊接底層第一層焊道。焊接時(shí)從管頂中部略超過(guò)中心線510mm處起焊，從坡口表面上引弧，然后將電弧引至起焊處。電弧在起焊處稍作停留，待鈍邊熔透后沿焊縫直拖向下，采用短弧操作。,

17、2.熱焊 與底層焊時(shí)間間隙不宜太長(zhǎng),焊條直徑可與底層焊時(shí)相同或略大，運(yùn)條時(shí)一般直拖向下或稍作擺動(dòng)，但擺動(dòng)時(shí)電弧長(zhǎng)度要適中，保持短弧焊接，焊條傾角與底層焊時(shí)相同。 3.填充焊 是為蓋面焊接打基礎(chǔ)的，焊道均勻、飽滿，兩側(cè)熔合良好且不能破壞坡口。焊條直徑和焊接電流可大些。采用直線運(yùn)條或稍作擺動(dòng)，保持短弧焊接。 4.蓋面焊 焊條直徑可與填充焊道時(shí)相同或更大，但焊接電流不宜太大。采用直線稍加擺動(dòng)運(yùn)條，擺動(dòng)幅度要適當(dāng)，以壓兩側(cè)坡口1.52.0為宜。收弧時(shí)，焊條要慢慢抬起，以保證焊道均勻過(guò)渡。,六、焊條電弧焊的特殊方法,1.重力焊 重力焊(Gravity Welding)是高效鐵粉焊條和重力焊機(jī)架相結(jié)合的一

18、種半機(jī)械化焊接方法。 將重力焊條的引弧端對(duì)準(zhǔn)焊件接縫，另一端夾持在可滑動(dòng)夾具上，引燃電弧后，隨著電弧的燃燒，焊條靠重力下降進(jìn)行焊接。,圖5-16 重力焊機(jī)架示意圖 1-定位棒 2-滑軌 3-支架 4-電纜 5-焊條 6-焊縫 7-電弧 8-焊條夾鉗 9-滑塊,2.躺焊 躺焊(Fire Cracker Welding)是一種將焊條躺置在接縫上，從一端引弧而焊條自動(dòng)連續(xù)熔化進(jìn)行焊接的一種電弧焊方法。 用厚藥皮焊條，每側(cè)藥皮厚度為1.62.2mm。最好使用粗焊條，直徑512mm，焊條長(zhǎng)度4001200mm。,躺焊示意圖,5-4 焊條電弧焊縫形狀缺陷及防止措施,(1)焊縫尺寸不符合要求 指焊縫余高及余高差、焊縫寬度及寬度差、錯(cuò)邊量、焊后變形量等不符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的尺寸，焊縫高低不平，寬窄不齊，變形較大等。 產(chǎn)生原因是坡口角度不當(dāng)或鈍邊及裝配間隙不均勻；焊接工藝參數(shù)選擇不合理；焊工的操作技能較低等。,(2)咬邊 由于焊接工藝參數(shù)選擇不正確或操作工藝不正確，在沿著焊趾的母材部位燒熔形成的溝槽或凹陷稱為咬邊。 產(chǎn)生的原因主要是電流過(guò)大，電弧過(guò)長(zhǎng)，焊條角度不正確，運(yùn)條方法不當(dāng)?shù)?/p>